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希格斯粒子的质量是怎么回事?

在大型强子对撞机上模拟了两个质子碰撞产生的希格斯玻色子。希格斯玻色子很快衰变为四个μ子,这是一种不被探测器吸收的重电子。穆恩人的足迹显示为黄色。Lucas Taylor/CMS)

Paul Sutter是俄亥俄州立大学的天体物理学家,也是COSI科学中心的首席科学家。萨特现在也是《问一个太空人》、《真空间》和《科西科学》的主持人。

我敢肯定,到现在为止,我们都听到过这样一句话:“希格斯玻色子产生质量”。如果你没听过,那么,现在你听到了。这个简单的说法似乎包含了一个概念的冲击力:你身体的每一磅和每克,在亚微观尺度下,都是由于这个填充宇宙的隐形希格斯-古粒子。

因此得名“上帝粒子”,它令人沮丧地进入了公众意识。没有希格斯粒子,就不会有质量。如果没有希格斯粒子,我们所了解和喜爱的所有物理学都会停止运转,粒子以光速飞散,几乎没有机会相互作用。

与否。

是一个巨大的问题

希格斯玻色子确实在质量中起到了作用,但它的重要性远低于你的想象。放大你的身体,我们发现你的身体是由器官构成的,器官是由组织构成的,细胞是由分子构成的,分子是由原子构成的。原子有一个被电子云包围的原子核,这些电子极其微弱,以至于在大多数质量计算中它们都可以被忽略。

深入原子核,我们发现了质子和中子,原子的肉和土豆。但它们也是由更小的成分——夸克组成的。每一个质子和中子都是由三重夸克组成的,它们被胶子紧紧地结合在一起,胶子是强核力的载体。

,这就是它变得非常奇怪的地方。如果你把组成每个质子或中子的三个夸克的质量加起来,你只会得到总质量的1%左右。你所有基本部分(电子和夸克)的总质量只是你重量中可笑的一小部分。相反,导致天平倾斜的大部分原因是你身体各部分之间相互作用的能量。那些把质子和中子结合在一起的胶子是无质量的,但是它们在做它们的工作——也就是胶接——产生了结合能。

撕裂质子或中子需要能量,而且由于我们生活在一个E=mc2的宇宙中,能量就是质量(光速的c只是告诉我们有多少能量是以质量为单位的,这个著名的关系式的基本概念是质量和能量是完全等价的。

,因此,你的大部分质量实际上是你的质子和中子的结合能。所有这些都与希格斯玻色子无关。

即缺失的质量

,但是关于希格斯和质量之间基本联系的令人印象深刻的陈述并不都是亚原子的烟雾和镜子。希格斯粒子在这里扮演了一个(小)角色:它解释了你的部分,电子和夸克本身的质量。即使它们不是很重,它们也不是完全没有质量的,它们可以感谢希格斯粒子的贡献。

和质量形成相互作用的性质?通常,希格斯场被比作浓浓的奶油汤,或者浓雾,甚至是一大桶粘稠的蜂蜜。无论隐喻词的选择有多糟糕,这个类比都是很清楚的:希格斯场渗透到宇宙中,阻碍了无忧无虑的电子和夸克的自由旅行。[观察:质量之谜]

我不是这些粘性比较的最大粉丝。它们让人觉得运动是希格斯粒子和粒子质量之间关系的关键。好像一个电子获得质量的唯一 ... 是穿过我们周围希格斯场的 ... 。

对我来说,是

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